10.01.21高三生物《必修3第5章第4节、第5节》.doc

第4节 生态系统的信息传递第5节 生态系统的稳定性复习目标：1生态系统的信息传递2生物系统的稳定性复习重点：1生态系统的信息传递的功能2生物系统的稳定性的原理复习重点：信息传递、能量流动和物质循环三者的关系课时安排：15课时【基础知识整合】一、生态系统的信息传递1.信息：一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作_信息_。在自然界与日常生活中非常常见，是事物表现的一种普遍形式。生态系统中的信息是指生态系统中的物质和能量在时间和空间上分布的不均匀性。2.生态系统中信息的类型及传递形式(1)物理信息：生态系统中的_光、声、颜色、温度、湿度、磁力_等，通过_物理过程_传递的信息，称为物理信息。这些物理信息往往表达了吸引异性、种间识别、威吓和警告等作用。比如，毒蜂身上的斑斓花纹、猛兽的吼叫都表达了警告、威吓的意思。动物的眼、耳、皮肤，植物的叶、芽以及细胞中的特殊物质(光敏色素等)，可以感受到多样化的物理信息。物理信息的来源可以是无机环境，也可以是生物。(2)化学信息：生物在生命活动过程中，产生的一些可以传递信息的_化学物质_。如植物的生物碱，有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素等，就是化学信息。昆虫、鱼类以及哺乳类等生物体中都存在能传递信息的化学物质信息素。(3)行为信息：是指某些动物通过某些特殊的行为方式，在同种或异种生物间传递的某种信息，即生物的行为特征可以体现为行为信息。传递形式是通过植物或动物的异常表现及行为。例如蜜蜂发现蜜源时，就用舞蹈动作来表示，以“告诉”其他蜜蜂花源的方向、距离；孔雀开屏等。(4)营养信息：是指通过营养交换所传递的信息。食物和养分的供应情况也是一种信息。如老鹰以田鼠为食，田鼠多的地方能够吸引饥饿的老鹰前来捕食。3.信息传递的作用信息传递在生态系统中的作用：(1)生命活动的正常进行，离不开信息的作用；(2)生物种群的繁衍，也离不开信息的传递；(3)信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。信息传递在农业生产中的应用：提高农产品和畜产品的产量；对有害动物进行控制。二、生物系统的稳定性1.生物系统的稳定性：由于生态系统中生物的_迁入、迁出_及其他变化使生态系统总是在_发展变化_的，当生态系统发展到一定阶段时，它的_结构和功能_能够保持相对稳定，我们就把：生态系统所具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，称为生态系统的稳定性。2.抵抗力稳定性：在生物学上就把生态系统_抵抗外界干扰_并使自身的_结构和功能_保持原状的能力，称之为抵抗力稳定性。3.恢复力稳定性：生态系统在遭到_外界干扰因素_的破坏以后恢复到_原状的能力_，叫做恢复力稳定性。【知识拓展】一、信息传递、能量流动和物质循环三者的关系信息传递、能量流动和物质循环都是生态系统各组分必不可少的一部分，使生态系统形成一个有机的整体，同时信息传递是长期的生物进化的结果，具有调节系统稳定性的作用。任何一个生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，这三者是生态系统的基本功能。在生态系统中，能量流动是生态系统的动力，物质循环是生态系统的基础，而信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态。在生态系统中，种群和种群之间、种群内部个体与个体之间，甚至生物和环境之间都有信息传递。在一定时空范围内，生物群落与无机环境相互作用的自然系统，叫做生态系统。在生态系统中，各组分之间及其与环境之间不断地进行着物质的、能量的和信息的交换，通常以“流”的形式(物质流、能量流、信息流)来定量表述其强度。这种交换维系了系统与环境以及系统内各组分之间的关系，形成了一个动态的、可以实行反馈调控和相对独立的体系。系统中的任一组分只要其状态发生了变化，就可以通过“流”的相应改变(路径、方向、强度和速率等)，去影响其他组分，最终将波及整个系统。生态系统的功能有三：一是能量流动，具有单向、递减、不循环的特点；二是物质循环，是指组成生物体的元素在生物群落和无机环境之间进行的循环，该过程离不开生产者和分解者，生产者起关键作用；三是信息传递，信息传递有利于沟通生物群落与非生物环境之间、生物与生物之间的关系，从而维持生态系统的稳定性。物质循环的关键环节分解者的分解作用使生物群落中的物质归还到无机环境，从而实现了物质的循环。在生态系统的功能中，物质流是可循环利用的，能量流是单向的、不可逆转的，信息流是双向的(信息传递有利于沟通生物群落与非生物环境之间、生物与生物之间的关系。信息传递是双向的，正是由于信息流，生态系统产生了自动调节机制)。二、生态系统的自我调节能力生态系统稳态(稳定性)的维持存在着反馈调节。当生态系统中的某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分发生一系列的变化，这些变化反过来又会影响最初发生变化的那种成分，这个过程就称为反馈调节。反馈调节分为正反馈和负反馈两种(如图所示)。生态系统稳定性是生态系统发展到一定阶段的产物，或者说是生态系统发展到成熟稳定状态时而具有的一种“自稳”能力。任何一个生态系统不仅具有一定的结构，而且执行一定的功能。其中，生态系统的营养结构是能量流动和物质循环的渠道，完善的营养结构是保障能量流动和物质循环畅通运行的结构基础；而能量流动和物质循环又能使生态系统的四种成分紧密地联系在一起，有利于形成典型的食物链关系，推动生态系统的生存与发展。当生态系统发展到一定阶段时，它的结构与功能能够保持相对稳定。系统内各种生物的种类和数量虽有波动，但总是大体相同的，表现为生物的种类组成、数量比例保持相对稳定。三、抵抗力稳定性与恢复力稳定性的联系生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。一般情况下，二者的关系是相反的，即抵抗力稳定性大，则恢复力稳定性就小，反之亦是。生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力。一般地说，生态系统的成分越多样，营养结构越复杂，食物网越复杂，自我调节能力就越大，抵抗力稳定性就越高。相反，生态系统的组成成分越简单，营养结构越简单，食物网越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。两者是同时存在的，共同构成了生态系统的总稳定性。两者之间往往存在着相反的关系(如图所示)。一般而言，抵抗力和恢复力之间存在着相反的关系，具有高抵抗力稳定性的生态系统，其恢复力的稳定性是低的，反之亦然。如森林生态系统与草原生态系统相比较，森林生态系统自我调节能力强，抗干扰的能力也强。但如果将森林生态系统中的乔木全部砍掉，这个森林生态系统就很难恢复到原来的样子。尽管草原生态系统的抵抗力稳定性不如森林生态系统，但恢复力稳定性显然比森林高。对于冻原生态系统，它的生产者主要是地衣，地衣对环境变化很敏感，很容易被破坏，生长又很慢，一旦遭到破坏后就很难恢复，从而导致生态系统的崩溃。它的抵抗力与恢复力都很低，稳定性当然也很低。四、生态系统稳定性原理及保护生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力，而自我调节能力又取决于生态系统自身的净化能力(抗污染)和完善的营养结构(抗干扰)。净化作用包括物理沉降、化学分解和生物净化三个方面，它是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径。其中，生物分解主要以微生物为主，动物为辅，某些植物也有这种功能。水环境中的有机污染物通过水生生物的富集和分解转化为无公害而稳定的无机物质，有些物质可成为细胞结构的组成成分，使其浓度下降，变有毒物质为无毒物质。完善的营养结构使生态系统具有一种反馈调节机制，进而抵抗外界干扰，维持自身稳定。生物多样性越强，生态系统的抵抗力稳定性也就越高。虽然生态系统内部具有自我调节能力，但这种自我调节能力是有一定限度的。当外界干扰因素特别强时，就会破坏生态系统的营养结构，其自我调节能力就会降低甚至消失，最终导致生态系统抵抗力稳定性减弱或者丧失。【例题】【例1】动、植物也能接受光的信息并产生相应的行为。下列生命现象中与光照变化有关的是 (A)睡莲花昼开夜合 飞蛾扑火 鹦鹉学舌 含羞草被触后闭合A. B.C. D.【例2】什么措施能提高生态系统的抵抗力稳定性 (C)A.减少捕食者和寄生生物数量B.使消费者和生产者的数量保持平衡C.增加物种数量D.限制一个演替系列的演替过程【例3】如下图所示是某一农业生态系统的结构模式图，请据图回答：(1)生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，从生态学角度分析，人们建立上图所示的农业生态系统的主要目的是_提高能量利用率，防止环境污染(或调整能量流动关系，使能量持续高效地最大限度流向对人类最有益的部分)_。(2)该生态系统的主要成分是_水稻、大豆、蔬菜_。仅从质量考虑，若要生产2kg鸡肉，最多需要消耗农作物共计_20_kg。(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物，其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是_无核膜包围的真正细胞核_，它的代谢类型为_异养厌氧型_。(4)氮是植物生长的必需元素，但在种植大豆时不施氮肥，大豆仍能旺盛生长，其原因是_大豆可与根瘤菌共生，根瘤菌具有固氮作用，为大豆提供氮源_。(5